【導(dǎo)讀】功率放大器在家電、數(shù)碼產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，與我們?nèi)粘Ｉ钣兄芮嘘P(guān)系。隨著生活水平的提高，人們越來越注重視覺，音質(zhì)的享受。在大多數(shù)情況下，增強(qiáng)系統(tǒng)。性能，如更好的聲音效果，是促使消費(fèi)者購買產(chǎn)品的一個(gè)重要因素。推動(dòng)負(fù)載工作，獲得良好的聲音效果。同時(shí)低頻功率放大器又是音響等電聲設(shè)備消耗電。源能量的主要部分。因此設(shè)計(jì)出失真度小、效率高、功率足夠大的功放是一個(gè)發(fā)展方向。率放大器也占有一席之地。熟，產(chǎn)品的穩(wěn)定性很高，而離散性極小，特別是它的工作機(jī)理決定了它的音色十分溫柔，富有人情味，因而成為重要的音響電路形式。因此在實(shí)際使用中有一定的局限性。人們研制出許多優(yōu)質(zhì)新。型電路使功放的諧波失真，很容易減少到%以下。場效應(yīng)管生產(chǎn)技術(shù)還在不斷發(fā)展，場效應(yīng)管放大器將有更為強(qiáng)大的生命力。MMIC輸出功率可達(dá)，工作頻率達(dá)950MHZ。和一個(gè)輸出端互補(bǔ)對(duì)稱的OCL電路構(gòu)成。在此次設(shè)計(jì)中，前置放大電路用的是由運(yùn)放

　　

【正文】 V 輸入電壓 IV 提供電壓 V 功耗， TA=25℃ DP 1100 mW 工作溫度 OPRT 0～ 70 ℃ LM339 芯片內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，是很常見的集成電路。利用 LM339可以方便的組成各種電壓比較器電路和振蕩器電路 。 LM339 引腳圖如下 : 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁 共 44頁 圖 NE555引腳功能圖 LM339 電壓比較器的特點(diǎn)和參數(shù)： 電壓失調(diào)小，一般是 2mV；共模范圍非常大，為 0V 到電 源電壓 ；對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制很寬； LM339 的 Vcc 電壓范圍寬，單電源為 2～ 36V，雙電源電壓為 177。1V ～ 177。18V ；輸出端電位可靈活方便地選用 ； 差動(dòng)輸入電壓范圍很大，甚至能等于 Vcc。 LM317 特性簡介： 可調(diào)整輸出電壓低到 ；保證 輸出電流；典型線性調(diào)整率%；典型負(fù)載調(diào)整率 %； 80dB 紋波抑制比；輸出短路保護(hù)，過流、過熱保護(hù)，調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)；標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝；電壓范圍為 至 37V 連續(xù)可調(diào)。另一個(gè)要注意的是 : LM317 的最大供應(yīng)電流是 A。如果 需要更高的電流，則應(yīng)尋求不同的封裝形式，或者使用其他編號(hào)，如 LM317對(duì)應(yīng)的 LT1085CT或 LM337對(duì)應(yīng)的 LT1033CT，就能夠提供 3A 的電流，但仍為 TO220 封裝。 NE555 引腳功能及應(yīng)用 ,引腳圖如下： NE555 的特點(diǎn)有： 、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。 ，可與 TTL， CM數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 44 頁 OS 等邏輯閘配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 大，可直接推動(dòng)多種自動(dòng)控制的負(fù)載。 度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 NE555 的應(yīng)用十分廣泛，可裝如下幾種電路： 1． 單穩(wěn)類 作用：定延時(shí)，消抖動(dòng)，分（倍）頻，脈沖輸出，速率檢測等。 2． 雙穩(wěn)類 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3． 無穩(wěn)類 作用：方波輸出，電源變換，音響報(bào)警，玩具，電控測量，定時(shí)等。 除此之外，還用到了 CD4516 和 CD4051 兩個(gè)芯片。 CD4051 是一個(gè)八選一模擬開關(guān)，CD4516 是一個(gè) 4位十六進(jìn)制異步可逆計(jì)數(shù)器。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁 共 44頁 5 系統(tǒng)電路調(diào)試 調(diào)試前，直觀檢查連線是否正確，檢查電源輸出值是否符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；檢查元器件的安裝情況：元器件的管腳之間有沒有短路，連接處有沒有接觸不良，集成電路 NE5532的管腳是否接對(duì)及集成塊的缺口是否與底座對(duì)位。 穩(wěn)壓電源的調(diào)試 為了給各單元模塊提供電壓，首先應(yīng)該調(diào)試穩(wěn)壓電源。主要調(diào)節(jié)電位器 1RP 、 2RP 使LM31 LM337 的 輸出電壓為 ? 18V。需要注意的是，濾波電容的極性不能接反，電容的耐壓值一定要遠(yuǎn)大于電源電壓值。只要 ? 18V 輸出正常， LM781 LM7912 就可以直接輸出 ? 12V 電壓， LM7805 直接輸出 +5V 的電壓，這兩種電壓是不需要調(diào)節(jié)的。 前置放大電路的調(diào)試 前置放的級(jí) 1A 、 2A 的放大倍數(shù)設(shè)計(jì)為固定值， 1A =15 倍、 2A =20 倍，由固定電阻決定。比較器 3A 的輸出可通過電位器 2RP 進(jìn)行調(diào)節(jié)。信號(hào)源輸出頻率為 1000Hz、幅度為 100mV 的正弦波，則 1A 、 2A 的輸出應(yīng)該滿足放大倍數(shù)的要求，再調(diào)節(jié) 2RP 使 3A 得輸出為 200mV 的峰 峰值。 功率放大電路的調(diào)試 功率放大級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整比較繁瑣，具體方法如下。 先調(diào)節(jié)功率放大級(jí)的電位器 3RP ，使 A、 B 兩點(diǎn)間的電壓為 ， C 點(diǎn)對(duì)地電壓為0V。晶體管 6T 、 7T 的集電極電流為 18mA。這時(shí)末級(jí)功放應(yīng)該工作在甲乙類。再調(diào) 節(jié)差分放大級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，調(diào)節(jié) 1RP 、 2RP 使晶體管 1T 、 2T 的集電極電流約為 1mA，其集電極對(duì)地電壓約為 15V， 1T 、 2T 的參數(shù)盡可能對(duì)稱。電壓放大級(jí)晶體管 4T 的集電極電數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計(jì) 第 34 頁 共 44 頁 流約為 6mA。以上參數(shù)只能作為參考，因?yàn)橛袝r(shí)這些調(diào)節(jié)會(huì)互相影響，需要反復(fù)調(diào)節(jié)，取比較合適的值。靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試好了，說明電流處于正常工作狀態(tài)。 下面觀測動(dòng)態(tài)波形，將信號(hào)源輸出頻率為 1000Hz。幅度為 的正弦波 IV 接到差分放大器的輸入端（見圖 ），這時(shí)輸出信號(hào) OV 應(yīng)該是幅度為 14V、頻率為 1000Hz的不失真的正弦波。如果出現(xiàn)波形失真，則可以調(diào)節(jié) 3RP 。如果出現(xiàn)高頻自激，則可以在負(fù)載兩端并聯(lián)電容，以使輸出等效負(fù)載成純阻；還可以通過減小晶體管 3T 的并聯(lián)電容，減小電壓增益的方法 來減小高頻自激。 數(shù)字音量控制電路的調(diào)試 數(shù)字音量控制電流主要是調(diào)節(jié) NE555的脈沖寬度和 CD4516可逆計(jì)算器的狀態(tài)， 1S 接到時(shí)為減法計(jì)數(shù)器， 1S 接 +5V 時(shí)為加法計(jì)數(shù)器。 整機(jī)電路的調(diào)試 前四節(jié)是對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試，下面將各模塊級(jí)聯(lián)進(jìn)行整機(jī)調(diào)試。 將前置放大級(jí)的輸出端與功率放大級(jí)的輸入端連接，信號(hào)源輸出 1000Hz、幅度為100mV 的正弦波 。調(diào)節(jié)前置放大級(jí)的電位器 1RP ，使功率放大級(jí)的輸出信號(hào) OV 的幅度為14V，如果達(dá)到要求，說明兩級(jí)電路級(jí)聯(lián)后能夠正常工作。否則要對(duì)各級(jí)的靜態(tài)參數(shù)進(jìn)行修改。再接入數(shù)字音量控制電路，即將圖 中所示地電位器 1RP 移去，放大器 1A的輸出端接數(shù)字音控制電路的輸入端 IV （見圖 ），數(shù)字音量控制電路的輸出端 1OV接放大器 2A 的輸入端，這時(shí)可以調(diào)節(jié)圖 中所示的計(jì)數(shù)脈沖開關(guān) 2S 和音量 電位器1RP 使功率放大級(jí)的輸出為 14V，通常情況下，數(shù)字音量控制電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)時(shí)，比較容易實(shí)現(xiàn)。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 35 頁 共 44頁 6 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù) 電路級(jí)聯(lián)成功后，就可以進(jìn)行功率放大器整機(jī)性能指標(biāo)的測試工作了。功率放大級(jí)接 ? 18V、前置放大級(jí)接 ? 12V、數(shù)字音量控制級(jí) ? 5V；負(fù)載電阻 LR =8? ，信號(hào)源為正弦波，輸出 OPV 為負(fù)載電阻 8? 兩點(diǎn)的電壓，測試數(shù)據(jù)如下。 1． 額定輸出功率 ORP 測試 測試數(shù)據(jù)如表 所示。其中， ORP = OPOP VV ? / LR =。 表 額定輸出功率 ORP 測試數(shù)據(jù) IPV /mV 5 20 50 100 200 700 OPV /V ORP /W 2． 帶寬 BW 測試 輸入 IPV =100mV，測試數(shù)據(jù)如表 所示，由表已知，滿足帶寬 BW≥ 50Hz～ 10KHz的要求。 表 帶寬 BW測試數(shù)據(jù) f/Hz 10 20 50 500 1k 10k 20k 50k 100k 400k OPV /V 3． 交流聲（噪聲）功率測試 將前置放大級(jí)輸入端交流對(duì)地短路，測得負(fù)載電阻 8? 兩端的交流聲（噪聲）電壓的有效值 OV =130mV，則交流聲（噪聲）功率 ONP =? ? LRV ?? ? 2310130 =，滿足交流聲功率 ONP ≤ 10mW 的要求。 4． 整機(jī)效率測試 在額定輸出功率 ORP = 下，測定流經(jīng) ? 18V 直流電壓的電流 I=，電源消耗的直流功率 DCP = ? ? WVA ??? ，則效率η = ORP / DCP =,滿足在 ORP 下的效率≥ 55%的要求。 5． 發(fā)揮部分方波參數(shù)測試 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 44 頁 ① 輸入 IPV =100mV， f=1MHz 的正弦波，在圖 所示電流中測量 1OV 的 波形?？梢杂^測到 1OV 時(shí)一個(gè)正、負(fù)極性對(duì)稱的方波，再調(diào)節(jié) 2RP ,使其峰 峰值為 200mV。測得方波的上升時(shí)間 PLHT = s? 、下降時(shí)間 PLHT = s? ，則 PLHT + PLHT = s? ,滿足技術(shù)指標(biāo)小于 1 s? 的要求。 ② 測試條件同上，將 開關(guān) 1S 置于 2處。音量控制電路，使負(fù)載輸出額定功率ORP =12W。測得輸出方波的波形參數(shù)如表 所示。 表 輸出額定功率 ORP =12W下，方波波形參數(shù) 項(xiàng)目 上升時(shí)間 / s? 下降時(shí)間 / s? 頂部斜降 /(%) 過沖量 /(%) 測量數(shù)據(jù) 6 8 指標(biāo)要求 ≤ 12 ≤ 12 ≤ 2 ≤ 5 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 37 頁 共 44頁 總 結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)令我受益匪淺，但遇到的困難也不少。在電路設(shè)計(jì)上，讓我深刻體會(huì)到自身在專業(yè)知識(shí)方面的缺乏，一些專業(yè)素語還是第一次接觸，這時(shí)互聯(lián)網(wǎng)就很好的發(fā)揮了作用，搜一搜，很快就可以得到答案。由于對(duì)電路設(shè)計(jì)缺乏經(jīng)驗(yàn)，此次設(shè)計(jì)需要大量借鑒相關(guān)專業(yè)知識(shí)的書籍，并且詢問同學(xué)老師，請(qǐng)求指導(dǎo) 。古人說的好“三人同行必有我?guī)煛?，不明白的問題，經(jīng)過和老師的、同學(xué)的討論，總會(huì)或多或少地得到解決問題的線索。同學(xué)間的討論，老師的用心指導(dǎo)，是我得以順利完成本次數(shù)字音量控制的功率放大器的設(shè)計(jì)課題的前提。 在這個(gè)過程中，我體會(huì)到了從耕耘到收獲的快樂，從遇到困難到解決困難，從提出問題到解決問題，從茫然到明了，這些過程都讓我收獲甚多，學(xué)到了一些未曾涉及到的知識(shí)。 首先， 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的數(shù)字音量控制的功率放大電路系統(tǒng)，使我在硬件電路設(shè)計(jì)方面有了許多了解。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目涉及的知識(shí)面廣，是本科階段所學(xué)知識(shí)的全面檢驗(yàn)，也是一 次理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)。其次，我做為初學(xué)者，在很多方面的知識(shí)都很貧乏，設(shè)計(jì)過程中必然存在著很多缺陷和問題。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我找到了自己的不足和知識(shí)的松散之處 ,這使得我能夠在將來的學(xué)習(xí)中可以更加有目的學(xué)習(xí)，嚴(yán)格要求自己，提高綜合能力。 在大學(xué)的最后階段里，感謝劉林生老師，在百忙之中，給予了畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)和幫助 。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，和我一起進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，給予了幫助和支持，在此衷心的感謝 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計(jì) 第 38 頁 共 44 頁 參考文獻(xiàn) [1] 童詩白 .華成英 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .第三版 .北京 :高等教育出版社 , [2] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .第五版 .北京 :高等教育出版社 , [3] 王力，張偉 .Protel 99se 典型實(shí)例 .北京 :人民郵電出版社 , [4] 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會(huì) .全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品匯編 .北京 : 北京理工出版社 , [5] 林欣 .功率電子技術(shù) .北京 :清華大學(xué)出版社 , [6] 胡斌 .電子技術(shù)三劍客之電路識(shí)圖 .北京 :電子工業(yè)出版 社 , [7] 黃智偉 .全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , [8] 李金 平，沈明山，姜余祥 .電子系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：電子工業(yè)出版社 , [9] 楊剛，周群 .電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 .北京：電子工業(yè)出版社 , [10]彭軍 .實(shí)用電子技術(shù) .北京：科學(xué)出版社 , [11]黃繼昌，張藝東 .電子愛好者入門必讀 .北京：中國電力出版社 , [12]臧春華，邵杰，魏小龍 .綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 , 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 39 頁 共 44頁 附錄 A 系統(tǒng)流程圖 開始 分析設(shè)計(jì)任務(wù)，計(jì)算相關(guān)參數(shù) 查閱模電等相關(guān)書籍，選擇合適電路 修改單元電路并進(jìn)行分析 利用 Protel 繪制各單元電路 連接各單元電路，繪制整機(jī)電路原理圖 對(duì)各單元電路及整機(jī)電路進(jìn)行仿真測試 結(jié)束 數(shù)字音量控制的功率放大器 的設(shè)計(jì) 第 40 頁 共 44 頁 附錄 B 整機(jī)電路元器件列表 附表 1 功率放大級(jí)電路元器件列表 序號(hào) 名稱 規(guī)格 1 RP1 0～ 12K? 2 RP2 0～ ? 3 R1 100? 4 R R3 27K? 5 R4 ? 6 R5 ? 7 R6 12K? 8 R7 1K? 9 R8 180K? 10 R9 ? 11 R10 27K? 12 R11 200? 13 R1 R13 ? 14 R14 407K? 15 RL 8? 16 C1 1μ F 17 C C3 10PF 18 D D D